專利名稱：East-icrf發(fā)射機(jī)阻抗匹配調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線發(fā)射機(jī)，特別適用于大功率射頻信號發(fā)射機(jī)
背景技術(shù)：
阻抗匹配是射頻微波領(lǐng)域中最為廣泛的問題。一般采用的匹配網(wǎng)絡(luò)只適用于固定 的工作頻率，或者只有很小的相對帶寬。在一個頻帶內(nèi)都能完成匹配，并且能夠進(jìn)行狀態(tài)的 實(shí)時改變，就需要一整套的實(shí)時控制系統(tǒng)。以往調(diào)節(jié)匹配的辦法主要通過對設(shè)備事先的標(biāo) 定，通過經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行調(diào)節(jié)，耗時長，且不容易調(diào)準(zhǔn)，反射信號長時間的作用可能會將信號源 燒壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對以上射頻發(fā)射機(jī)匹配網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)費(fèi)時費(fèi)力，精度不夠的問題， 而提供的一種新的控制方式。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，在技術(shù)上采取如下措施該阻抗匹配調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括定向耦合器，雙支節(jié)，同軸傳輸線，探針，數(shù)據(jù)采集卡，上 位計(jì)算機(jī)，可編程邏輯控制器(PLC)，步進(jìn)電機(jī)，檢波電路。其特征在于在探針與數(shù)據(jù)采集 卡之間設(shè)有檢波電路，其工作頻率在20MHz-110MMz之間。由探針耦合出的射頻信號接檢波 電路的輸入端，經(jīng)檢波電路輸出的信號是一個與輸入射頻信號大小成一定數(shù)量關(guān)系的直流 信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡讀入計(jì)算機(jī)并進(jìn)行高速數(shù)據(jù)處理，由計(jì)算機(jī)將輸出指令傳遞至可編 程邏輯控制器，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，使得射頻源的信號能夠完全的傳遞給 天線發(fā)射。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果如下本發(fā)明對發(fā)射機(jī)的調(diào)整與現(xiàn)有的調(diào)整方式 不同的是經(jīng)過計(jì)算機(jī)實(shí)時監(jiān)控，實(shí)時調(diào)節(jié)。對數(shù)據(jù)信號的采集可隨時進(jìn)入計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)處理 所用的時間可以忽略不計(jì)，可編程邏輯控制器(PLC)最大的特點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，可以上 時間穩(wěn)定的接收上位計(jì)算機(jī)信息并且立即執(zhí)行其命令。整個過程無需手動操作，可以針對 負(fù)載阻抗的大小即時做出相應(yīng)的調(diào)整。


圖1本發(fā)明整體方框2檢波電路原理3可編程邏輯控制器(PLC)與步進(jìn)電機(jī)控制器的連接圖
具體實(shí)施例方式參見附圖1。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括定向耦合器，雙支節(jié)，同軸傳輸線， 探針，數(shù)據(jù)采集卡，上位計(jì)算機(jī)，可編程邏輯控制器(PLC)，步進(jìn)電機(jī)，檢波電路。工作頻率 20MHZ-11(MMZ。所說的探針對射頻信號的耦合度要使用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測量；考慮到測量的準(zhǔn)確性，檢波電路直流輸出與射頻輸入的關(guān)系經(jīng)過試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)，其關(guān)系可利用擬合的 方式給出。這樣，整個調(diào)節(jié)過程中，對于上位計(jì)算機(jī)來說，數(shù)據(jù)的輸入與輸出有了確定的關(guān) 系，整個調(diào)節(jié)過程可以利用上位計(jì)算機(jī)中的程序順利進(jìn)行。參照圖2檢波電路原理圖。由高頻電容(C1，C2)，檢波二極管(D1，D2)和電阻(R1， R2)構(gòu)成。其射頻信號經(jīng)高頻電容Cl耦合至電路，經(jīng)Dl和D2進(jìn)行檢波，電阻Rl和R2為后 級電路提供穩(wěn)定的直流電壓。其輸出與輸入的關(guān)系可以進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)定并且擬合后準(zhǔn)確的得 到。參照圖3可編程邏輯控制器與步進(jìn)電機(jī)控制器的連接圖。步進(jìn)電機(jī)控制器的脈沖 輸入是由可編程邏輯控制器(PLC)的輸出口 Q0. 0與Q0. 1發(fā)送的占空比為50%的脈沖控 制，脈沖的數(shù)量決定了步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)；方向控制由輸出口 Q0. 2與Q0. 3決定，高電平 表示正轉(zhuǎn)，低電平對應(yīng)反轉(zhuǎn)。這樣，可編程邏輯控制器(PLC)就可以根據(jù)上位計(jì)算機(jī)的控制 命令驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)對匹配網(wǎng)絡(luò)做出相應(yīng)的調(diào)整。該阻抗匹配調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作過程當(dāng)信號源的射頻信號進(jìn)入匹配網(wǎng)絡(luò)后，首先由定向耦合器的采集數(shù)據(jù)得到反射系 數(shù)的值。如果沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，上位計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)采集卡得到檢波電路的輸出電壓，并 由擬合的函數(shù)關(guān)系得到同軸傳輸線內(nèi)射頻信號的分布情況。于是，數(shù)據(jù)高速處理得到的匹 配網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息經(jīng)串口通信傳送至可編程邏輯控制器(PLC)，可編程邏輯控制器(PLC) 即可解釋執(zhí)行該命令，步進(jìn)電機(jī)調(diào)整狀態(tài)后盡可能的減少射頻反射信號。這樣，信號源的輸 出功率就盡可能多的傳輸給天線，并由天線釋放出去。
權(quán)利要求
EAST-ICRF發(fā)射機(jī)阻抗匹配調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它包括阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(用于射頻信號傳輸)和軟件控制兩部分，其特征在于在探針與數(shù)據(jù)采集卡之間設(shè)有檢波電路，其工作頻率在20MHz-110MMz之間。由探針耦合出的射頻信號接檢波電路的輸入端，經(jīng)檢波電路輸出的信號是一個與輸入射頻信號大小成一定數(shù)量關(guān)系的直流信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡讀入計(jì)算機(jī)并進(jìn)行高速數(shù)據(jù)處理，由計(jì)算機(jī)將輸出指令傳遞至可編程邏輯控制器，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，使得射頻源的信號能夠完全的傳遞給天線發(fā)射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗匹配調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于定向耦合器可以將同軸傳 輸線中的入射波和反射波耦合出來，并由此得到反射系數(shù)，該反射系數(shù)是判斷網(wǎng)絡(luò)是否匹 配的關(guān)鍵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗匹配調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于所說的檢波電路由高頻電 容(C1，C2)，檢波二極管(D1，D2)和電阻(R1，R2)構(gòu)成。其射頻信號經(jīng)高頻電容Cl耦合至 電路，經(jīng)Dl和D2進(jìn)行檢波，電阻Rl和R2為后級電路提供穩(wěn)定的直流電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗匹配調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于由檢波電路提供的直流電 壓經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡被上位計(jì)算機(jī)接收，通過特定算法得到阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗匹配調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于上位計(jì)算機(jī)通過串口通信 方式將狀態(tài)信息傳輸至可編程邏輯控制器(PLC)，該可編程邏輯控制器通過譯碼解釋執(zhí)行 上位計(jì)算機(jī)命令，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的運(yùn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗匹配調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于該阻抗匹配調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工 作頻率為 20MHz-l IOMMz。
全文摘要
本發(fā)明公開一種發(fā)射機(jī)阻抗匹配調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要解決了發(fā)射機(jī)阻抗不匹配時，調(diào)節(jié)操作繁瑣，調(diào)節(jié)精度差，不夠靈活，耗時長的問題。該調(diào)節(jié)系統(tǒng)由定向耦合器，雙支節(jié)，同軸傳輸線，探針，數(shù)據(jù)采集卡，上位計(jì)算機(jī)，可編程邏輯控制器(PLC)，步進(jìn)電機(jī)，檢波電路組成。上位計(jì)算機(jī)采用LabVIEW工程控制軟件，來實(shí)現(xiàn)控制過程中的算法，并且取得了良好的人機(jī)交互界面。
文檔編號H04B1/04GK101882936SQ20091011673
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者趙洪亮 申請人:趙洪亮